CN108246058A - 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置 - Google Patents

一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108246058A
CN108246058A CN201711088437.5A CN201711088437A CN108246058A CN 108246058 A CN108246058 A CN 108246058A CN 201711088437 A CN201711088437 A CN 201711088437A CN 108246058 A CN108246058 A CN 108246058A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mercury
plasma
bioxin
flying dust
nano ceramics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711088437.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108246058B (zh
Inventor
竹涛
张星
边文璟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN201711088437.5A priority Critical patent/CN108246058B/zh
Publication of CN108246058A publication Critical patent/CN108246058A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108246058B publication Critical patent/CN108246058B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/206—Organic halogen compounds
    • B01D2257/2064—Chlorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B01D2257/602—Mercury or mercury compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置，包括等离子体反应器和纳米陶瓷吸附装置。预热器中的烟气经进气口进入等离子体反应器，利用低温等离子体产生的含氧自由基将原子态汞(Hg0)氧化生成气态氧化汞(Hg2+)，同时利用低温等离子体产生的高能电子轰击二噁英分子，使其裂解生成无毒或毒性较低的小分子物质，等离子体反应器出口和引风机相连，连接处设置检测口和压力监控点，在引风机作用下，烟气进入纳米陶瓷吸附装置，经等离子体反应器处理后产生的气态氧化汞(Hg2+)和一些小分子物质被吸附在纳米陶瓷蜂窝板上，最后烟气经出气口直接排出。本发明净化装置可以将飞灰中的汞和二噁英在水泥窑前进行无害化处理，处理效率高，能耗低，而且结构简单，适用性强，运行费用低。

Description

一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置
技术领域
本发明属于环境保护领域，公开涉及水泥窑在协同处置飞灰过程中窑前脱除汞和二噁英的净化装置，具体涉及基于低温等离子体—纳米陶瓷耦合技术对多种污染物协同控制去除装置和方法。
背景技术
随着工业迅速发展和能源消耗量的不断增长，水泥行业作为我国的基础工业，得到了巨大的发展，其也被国际社会公认为消纳各种废物及固化有害物质的有效途径，在国内利用飞灰烧制水泥已经实现工业化，但飞灰中含有大量的重金属汞和二噁英等污染物，由于汞的挥发、冷凝温度低(357℃)，飞灰中的汞在预热器中几乎全部挥发，以汞蒸气的形式停留在废气中，极少进入水泥窑内或随熟料带出窑炉系统，烟气冷却后大多数汞再次富集在飞灰颗粒的表面。
飞灰中的汞一般有三种存在形态,即原子态汞(Hg0)、气态氧化汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。不同形态的汞物理、化学性质差异较大,如气态氧化汞(Hg2+)易溶于水,并且易被烟气中的颗粒物吸附,因此易被湿法脱硫和常规除尘设备分离。颗粒态汞(Hgp)也易被除尘器分离,并且在大气中停留时间较短。相反由于原子态汞(Hg0)不溶于水,脱硫和除尘设备很难将其捕获,这部分汞几乎全部释放到大气中。汞具有持久性、生物蓄积性和毒性，是一种具有全球迁移性的环境污染物，其污染已经成为全球关注的热点、难点和焦点问题，并被列入2013年10月签署的《关于汞的水俣公约》。中国是大气汞排放大国，根据中国环科院研究结果分析，估算我国水泥行业汞年排放量约为89～144t，是继燃煤和有色金属冶炼之后的第三大汞排放源。目前我国水泥行业正处于转型发展时期，各项环保标准要求大幅提高，而其中水泥窑协同处置废弃物作为环保转型的方向，则面临着更严格的环保要求。
就汞污染控制而言，目前其技术难点是原子态汞(Hg0)的控制问题，低温等离子体作为污染物处理的一项新技术，广泛应用于大气污染治理领域，其通过高频脉冲放电产生高能电子和羟基自由基、臭氧等强氧化剂，这些强氧化剂可以将原子态汞(Hg0)氧化生成气态氧化汞(Hg2+)，同时大量的高能电子以极快的速度轰击二噁英分子，使其裂解生成无毒或毒性较低的小分子物质，低温等离子体可以有效实现对汞和二噁英等多种污染物协同控制，并且能够避免二次污染物的产生。
针对水泥窑在协同处置飞灰过程中的污染物逸散问题，本发明提出一种将低温等离子体—纳米陶瓷耦合技术用于水泥窑协同处置飞灰过程中窑前脱除汞和二噁英的净化装置。
发明内容
本发明专利包括等离子体反应器：进气口、导流板、等离子处理单元、电源系统；纳米陶瓷吸附装置：纳米陶瓷蜂窝板、出气口。预热器中的烟气经进气口进入等离子体反应器进行处理，等离子体反应器出口和引风机相连，连接处设置检测口和压力监控点，引风机的另一端与纳米陶瓷吸附装置相连接，经过两段装置处理后的烟气经出气口排出。
进一步说明，等离子体反应器内安装有线筒式等离子处理单元，采用脉冲放电方式，线筒直径为50—100mm，壁厚为6mm，等离子处理单元整体构造和内电极均为不锈钢金属材质且金属外电极接地；等离子处理单元的内壁电镀一层质地均匀的纳米Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3填料。
进一步说明，纳米陶瓷吸附装置内设置“W”形式的纳米陶瓷蜂窝板，经等离子体反应器处理后产生的气态氧化汞(Hg2+)和一些无毒或毒性较低的小分子物质被吸附在纳米陶瓷蜂窝板上。
进一步说明，纳米Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3填料是在BaTiO3中掺入一定量的锶、锌、锆和锡，这些掺杂离子均匀进入母体晶格，该填料的介电常数在常温下就可以达到12000以上，比BaTiO3纯相提高10倍，这使得Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3填料在较小的电场强度下就可以发生极化，极大增强等离子体反应器的放电强度，获得大量的高能电子、羟基自由基、臭氧等活性粒子，提高等离子体反应器的能量利用效率，并且降低等离子体反应器的能耗。
本发明为两段式结构，具有结构简单，占地面积小，处理效率高，能耗低，无二次污染等优点。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。(1-等离子体反应器；2-等离子体电源；3-引风机；4-开关阀门；5-纳米陶瓷吸附装置；6-纳米陶瓷蜂窝板)
图2是等离子体反应器内的等离子处理单元示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明装置包括等离子体反应器和纳米陶瓷吸附装置，等离子体反应器内安装有线筒式等离子处理单元和等离子体电源2，纳米陶瓷吸附装置内安装有“W”形式的纳米陶瓷蜂窝板6。预热器中的烟气经进气口、导流板后均匀地进入每个等离子处理单元，由于等离子处理单元的内壁镀有纳米 Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3填料，因此在等离子处理单元内会产生大量的高能电子、羟基自由基、臭氧等活性粒子，烟气中的原子态汞(Hg0)和二噁英分子在等离子处理单元中发生电离、裂解、氧化等一系列物理化学反应，原子态汞(Hg0)被氧化生成气态氧化汞(Hg2+)，二噁英分子被裂解生成碎片基团或生成其他无毒或毒性较低的小分子物质。
在纳米陶瓷吸附装置内，烟气经等离子体反应器处理后产生的气态氧化汞(Hg2+)和一些无毒或毒性较低的小分子物质被吸附在纳米陶瓷板蜂窝板上。
如图2所示，为集成的线筒式等离子处理单元模块，金属外电极且接地，高压内电极，模块化的高压脉冲电源。烟气进入线筒式等离子反应单元中，在放电等离子体区段发生氧化还原反应。气流方向与内电极的方向相同，外电极直接接在圆筒上的金属段，形成一个稳定放电的等离子体处理区。所述等离子处理单元为不锈钢材质的金属管，直径为50—100mm，壁厚为6mm，高压内电极直径为1—30mm，长度为 300—1100mm。每个模块集成反应器可根据需要，配备相应筒数的等离子处理单元。
本发明的所述内容仅是新型构思的实现形式的举例，凡采用同等替换或等效变换，改进的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置，其特征在于：包括等离子反应器(1)和纳米陶瓷吸附装置(5)，两段装置由引风机连接；等离子体反应器(1)内安装有等离子处理单元和等离子体电源(2)，纳米陶瓷吸附装置(5)内安装有“W”形式的纳米陶瓷蜂窝板(5)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：低温等离子体耦合纳米陶瓷协同处理飞灰中的汞和二噁英。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述等离子处理单元为线筒式结构，由一个个圆形管结构的等离子反应单元并联组装而成，每个等离子反应单元均采用不锈钢金属材质，直径为50—100mm，壁厚为6mm，高压内电极直径为1—30mm，长度为300—1100mm，采用高压脉冲电源，等离子反应单元可以模块化组装与拼接，适应不同风量处理要求。
CN201711088437.5A 2017-11-08 2017-11-08 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置 Active CN108246058B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711088437.5A CN108246058B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711088437.5A CN108246058B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108246058A true CN108246058A (zh) 2018-07-06
CN108246058B CN108246058B (zh) 2020-08-21

Family

ID=62722145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711088437.5A Active CN108246058B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108246058B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109200742A (zh) * 2018-11-27 2019-01-15 中国科学院北京综合研究中心 一种生活垃圾焚烧烟气的处理系统及处理方法
CN109675910A (zh) * 2019-01-17 2019-04-26 北京工大环能科技有限公司 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法
CN111298741A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 浙江大学 一种飞灰的等离子体液相处理装置和方法
CN112402888A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 浙江富春江环保热电股份有限公司 一种垃圾焚烧飞灰减毒装置及相应方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101693165A (zh) * 2009-10-20 2010-04-14 武汉科技学院 一种吸附协同等离子体作用的一体化脱硝脱汞方法
CN203442845U (zh) * 2013-06-24 2014-02-19 王志力 等离子废气处理机
CN104645783A (zh) * 2013-11-21 2015-05-27 天津市泛凯科贸有限公司 工业尾气吸收系统
CN105664679A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 长沙上意电子科技有限公司 Dbd等离子体废气处理设备
CN105864908A (zh) * 2016-04-15 2016-08-17 北京化工大学 一种多级等离子体空气净化器
CN205461614U (zh) * 2016-03-24 2016-08-17 沈阳蓝天公用节能环保设备有限公司 一种废气除尘设备
CN205974441U (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 王西海 生物质气化发生炉吸附焦油装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101693165A (zh) * 2009-10-20 2010-04-14 武汉科技学院 一种吸附协同等离子体作用的一体化脱硝脱汞方法
CN203442845U (zh) * 2013-06-24 2014-02-19 王志力 等离子废气处理机
CN104645783A (zh) * 2013-11-21 2015-05-27 天津市泛凯科贸有限公司 工业尾气吸收系统
CN105664679A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 长沙上意电子科技有限公司 Dbd等离子体废气处理设备
CN205461614U (zh) * 2016-03-24 2016-08-17 沈阳蓝天公用节能环保设备有限公司 一种废气除尘设备
CN105864908A (zh) * 2016-04-15 2016-08-17 北京化工大学 一种多级等离子体空气净化器
CN205974441U (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 王西海 生物质气化发生炉吸附焦油装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚仲鹏: "《空气净化原理、设计与应用》", 30 September 2014 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109200742A (zh) * 2018-11-27 2019-01-15 中国科学院北京综合研究中心 一种生活垃圾焚烧烟气的处理系统及处理方法
CN109675910A (zh) * 2019-01-17 2019-04-26 北京工大环能科技有限公司 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法
CN109675910B (zh) * 2019-01-17 2021-01-05 北京工大环能科技有限公司 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法
CN111298741A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 浙江大学 一种飞灰的等离子体液相处理装置和方法
CN111298741B (zh) * 2020-02-27 2024-03-29 浙江大学 一种飞灰的等离子体液相处理装置和方法
CN112402888A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 浙江富春江环保热电股份有限公司 一种垃圾焚烧飞灰减毒装置及相应方法
CN112402888B (zh) * 2020-11-19 2024-03-05 浙江富春江环保热电股份有限公司 一种垃圾焚烧飞灰减毒装置及相应方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108246058B (zh) 2020-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108246058A (zh) 一种水泥窑协同处置飞灰窑前脱除汞和二噁英的净化装置
CN103272838B (zh) 持久性有机污染物污染土壤修复方法及装置
CN207734804U (zh) 一种脱除汞和二噁英的低温等离子体集成净化装置
CN105920985B (zh) 一种基于介质阻挡放电等离子体处理废气的装置
CN1233195A (zh) SO2和NOx屏障放电转化为酸
CN105664679A (zh) Dbd等离子体废气处理设备
FI124675B (fi) Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma
CN103056155A (zh) 一种低温等离子体协同光催化处理污染土壤的反应器及其处理方法
CN108237137A (zh) 飞灰脱汞装置及脱汞方法
CN103736365B (zh) 一种高压电场预电离-激光诱导电离脱硫脱硝方法
CN111001276B (zh) 一种同时去除气流中气态和颗粒有害物的方法和装置
CN211753771U (zh) 一种同时去除气流中气态和颗粒有害物的装置
CN105688523A (zh) 一种汽车4s店废气等离子体净化器
CN104971590B (zh) 一种等离子废气处理设备及处理工艺
CN209736327U (zh) 污染土壤异位热脱附系统
KR20180051923A (ko) 대기환경오염가스 및 미세먼지 제거시스템
CN1883758B (zh) 一种能去除多种气固态污染物的净化装置
CN103341307B (zh) 一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的方法及装置
CN104588399A (zh) 一种垃圾处理联合发电的装置
CN104084011A (zh) 一种低温等离子废气净化系统
CN204380489U (zh) 一种低温等离子技术处理酸性废气的设备
CN105688585A (zh) 一种等离子体反应器联合覆膜滤袋的一体化烟气除尘脱汞装置及其处理方法
CN205650024U (zh) 一种烟气冷凝静电处理装置
Li et al. Industrial Application of Non-thermal Plasma (NTP) for Mercury and Dioxin Removal in Flue Gas
CN109520287A (zh) 循环式固体废弃物烘干处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant